Contribution à l'étude du métabolisme primaire de symbiotes ectomycorhiziens

par Francis Martin

Thèse de doctorat en Sciences naturelles

Sous la direction de Pierre Gadal.

Soutenue en 1986

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Le travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans le cadre des recherches effectuées sur la biochimie et la physiologie des champignons ectomycorhiziens et des ectomycorhizes. Les investigations portent sur (1) l'assimilation du carbone, la biosynthèse des glucides et les interactions carbone-azote, (2) l'assimilation de l'azote Inorganique et la biosynthèse des acides aminés et (3) l'accumulation du phosphate et le métabolisme des polyphosphates. Elles sont abordées couplant les techniques isotopiques et la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire. Chez les champignons étudiés, le carbone provenant du glucose absorbé est utilisé à la synthèse de mannitol et du tréhalose. Le mannitol est Impliqué dans un cycle aboutissant par transhydrogénation à la production de NADPH. Il constitue une forme de carbone endogène rapidement utilisé en cas de carence en carbone et sert ainsi de précurseur au tréhalose. Le catabolisme des hexoses s'effectue pour l'essentiel par la voie d’Embden-Meyerhof. La gluconéogenèse est fonctionnelle dans les mycélia cultivés sur acétate et aboutit à la formation de mannitol et de tréhalose. L'entrée du pyruvate dans le cycle des acides tricarboxyliques est catalysée, en proportion identique, par la pyruvate déshydrogénase et les carboxylases. L'importance quantitative de l'étape de carboxylation suggère qu'elle a une fonction anaplérotique. Il a été montré qu'une fonction importante du cycle des acides tricarboxyliques était de fournir des squelettes carbonés aux mécanismes d'assimilation de l'ion ammonium et de biosynthèse des acides aminés. Les principaux acides aminés libres synthétisés sont la glutamine, l’alanine, le glutamate, le 4-aminobutyrate et l'arginine. Chez Cenococcum geophilum, la séquence enzymatique glutamate déshydrogénase/glutamine synthétase assure l'assimilation de l'ion ammonium dans le mycélium. L'accumulation de glutamine constitue un moyen efficace de stocker l'azote. La glutamine constitue une source d'azote endogène rapidement mobilisable et sert de ce fait de précurseur à de nombreux acides aminés dont l'arginine. Cette dernière est associée in vivo à des macromolécules. Les données obtenues sont en faveur d'une interaction électrostatique avec les polyphosphates. Deux types de polyphosphates sont mis en évidence chez les champignons ectomycorhiziens: (1) des polyphosphates, possédant une grande mobilité moléculaire, probablement en solution dans la vacuole et rapidement dégradés par les polyphosphatases lors d'une carence en phosphate et (2) des polyphosphates, à faible mobilité moléculaire, difficilement catabolisés. Dans les ectomycorhizes da Hêtre, J'apport d'ion ammonium provoque une accumulation rapide d'acides aminés libres, en particulier de la glutamine, dans les tissus symbiotiques. L’assimilation de l'azote inorganique dans la symbiose est catalysée par le cycle glutamine synthétase/ glutamate synthase. La glutamate déshydrogénase joue un rôle mineur dans l'incorporation primaire de l'in ammonium. En conclusion, les données obtenues sont comparées aux connaissances actuelles sur le métabolisme des Champignons Supérieurs et intégrées dans un schéma de fonctionnement des associations ectomycorhiziennes

  • Titre traduit

    Contribution to the primary metabolism of ectomycorrhizal symbiosis


  • Résumé

    The primary metabolism of ectomycorrhizal fungi and beech (Fagus Sylvatica) octomycorrhlzas has been studied. Natural abundance nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) has been used to study the carbon (carbohydrates, fatty acids) and phosphorus (polyphosphates) storage compounds in intact mycelia from the ectomycorrhizal fungi. Particular attention has been paid to the biochemical pathways leading to the catabolism of glucose and the biosynthesis of carbohydrates and amino acids. In the ectomycorrhizal ascomycete Cenococcum geophilum, mannitol is not only a storage carbon compound but is also involved in the production of NADPH via the mannitol cycle. A large part of the carbon of glucose was used to form trehalose after cycling through this cycle. Pyruvate, arising from glycolysis and the pentose phosphate shunt, enters the Krebs cycle through both carboxylase and pyruvate dehydrogenase activities. The Krebs cycle, acetate metabolism and the fixation furnish high intracellular pools of glutamine, glutamate, alanine, x-aminobutyrate and arginine. Gluconeogenesis was operative during acetate utilization and led to the formation of mannitol and trehalose. The differences observed between the metabolism of acetate and glucose are discussed. Ammonium assimilation was followed in N-starved and N-rich mycelia of Cenococcum geophilum. From the composition of free amino acid pools, 15N labelling patterns and effects of enzyme inhibitors, NH4+ assimilation appears to proceed via the glutamate dehydrogenase pathway. The NADPH-glutamate dehydrogenase was therefore purified to homogeneity and its catalytic and physicochemical properties determined. The biosynthesis of glutamine is rapid and is presumably used by the mycelium to store nitrogen and to avoid ammonium toxification. Another feature of the N metabolism is the significant formation of alanine. X-aminobutyrate and arginine. Ammonium assimilation and amino acid biosynthesis have been followed in ectomycorrhizal roots of Fagus sylvatica. The absorption of ammonium ions was associated with a rapid synthesis of free amino acids. The 15N 1abe11ing patterns suggest that nitrogen assimilation occurs via the glutamine synthetase/glutamate synthase pathway, and that glutamate dehydrogenase plays little, if any, part in this process. Alternative m0031s for the nitrogen assimilation pathways ln fungal and host tissues are presented.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (251 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 234-250

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(1986)219
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-034347
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